压裂液中添加减阻剂呈粘弹性流体特性,可大幅降低流动摩阻,但由于当前对粘弹性湍流减阻微观机理和宏观影响因素的认识仍然不清,导致缺乏可以精确描述减阻流动的数学模型,制约了压裂液减阻设计的进一步发展。因此本文通过井筒减阻流动实验系统研究了工程参数剪切速率和浓度对减阻效果的影响规律,然后以实验认识为基础建立适用于模拟井筒流动的减阻流动三维数学模型并利用直接数值模拟和实验数据进行了验证,应用数学模型对弹性参数进行了敏感性分析。首先开展了圆管内粘弹性流体摩阻测试的系列实验,系统分析剪切速率和浓度对减阻效果的影响,同时分析了剪切速率变化对聚合物型减阻剂带来的破坏。研究结果表明,随着剪切速率的增加减阻率呈先增加后减小的变化趋势;高浓度的减阻剂溶液在低剪切速率下减阻率较低,而高剪切速率下减阻率较高;对于聚合物型减阻剂,高剪切速率带来的空间结构的瞬时破坏对减阻率影响较大,某一剪切速率下的长时间剪切带来的累积破坏对减阻率的影响较小。其次以实验认识为基础,根据湍流减阻粘弹说将雷诺平均模拟湍流模型和FENE-P型粘弹性流体本构方程联立并简化非线性项,建立了减阻流动数学模型。通过与直接数值模拟结果和本文实验结果的对比验证模型的可行性。后对FENE-P型本构方程中的弹性参数进行减阻率的敏感性分析。研究结果表明,弹性参数中的松弛时间和分子最大拉伸量的增加均可以增加减阻率;减阻率随分子最大拉伸量的增加存在上限;松弛时间的增加可以提高减阻率随分子最大拉伸量增加的上限。最后本文通过分析鄂尔多斯盆地安XX井的压裂液现场摩阻测试,对现场工程参数和减阻剂参数提出优化建议,认为提高排量,选取更大松弛时间的减阻剂可有效提高压裂施工的减阻效果。